MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM2 ➢Chuyển sang miền gián đoạn: ❑ Sau khi đã xác định được bộ điều khiển ở miền liên tục, ta tiến hành bước tiếp theo là gián đoạn hóa bộ điều khiển trước khi bắt đầu
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
Mô phỏng PIL với bộ biến đổi Buck – Boost theo chế độ dòng điện
trung bình
TRẦN NGỌC CƯỜNG 20173708
Trang 2Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck – Boost theo chế độ
dòng điện trung bình.
+ Nội dung thiết kế: Mô hình hóa, Cấu trúc điều khiển và cách thức tính toán
bộ điều chỉnh (bộ bù).
+ Mô phỏng cấu trúc điều khiển
YÊU CẦU THIẾT KẾ
Voltage Controller
Current Controller
BOOST Converter PWM
Tải R = 5𝜴, Công suất thiết kế P = 250W
✓ Cấu trúc điều khiển cho bộ biến đổi
Buck-Boost Converter
Trang 3NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1 Giới thiệu về PIL (Processor In The Loop)
Mô phỏng kiểm nghiệm Kết luận
2
3
Trang 4GIỚI THIỆU VỀ PIL
Trang 5➢Cấu hình chi tiết của STM32F103C8T6:
❑ ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz.
Trang 6➢Phần mềm sử dụng:
❑ Phần mềm Matlab R2019a
❑ STM32 CubeMx (Version 6.0.1) được dùng để cấu hình ngoại vi cho vi điều
khiển và thực hiện sinh code tự động
❑ Trình biên dịch MDK-ARM từ KeilC (Keil uvision 5) được dùng để kiểm tra
code và nạp code cho vi điều khiển STM32
❑ STM32-MAT/TARGET toolkit (Thư viện hỗ trợ)
❑ Driver PL2303 V2 cho module USB-UART
❑ Driver cho mạch nạp ST-Link V2
GIỚI THIỆU VỀ PIL
Trang 7MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Các kết quả ta tìm được ở phần trước:
❑ Ta có bộ điều khiển cho mạch vòng dòng điện có hàm truyền như sau:
Trang 8MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Chuyển sang miền gián đoạn:
❑ Sau khi đã xác định được bộ điều khiển ở miền liên tục, ta tiến hành bước tiếp
theo là gián đoạn hóa bộ điều khiển trước khi bắt đầu quá trình mô phỏng PIL Bởi vì vi điều khiển chỉ có thể chạy ở trong miền gián đoạn
❑ Để tiến hành gián đoạn bộ điều khiển, ta sử dụng Matlab đưa BĐK từ miền s
về miền gián đoạn z bằng phương pháp ZOH với chu kì trích mẫu là 1e-5 giây
(tức bằng tần số phát xung f = 100kHz).
Trang 9MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Chuyển sang miền gián đoạn:
clear all
%Gian doan hoa bo dieu khien dong dien
Gcis=tf([0.1394 2340],[4.252e-6 1 0]); %Tren mien s
Gciz=c2d(Gcis,1e-5, 'zoh' ) %Tren mien z
%Gian doan hoa bo dieu khien dien ap
Gcus=tf([6.552 1.03e+4],[3.983e-5 1 0]); %Tren mien s
Gcuz=c2d(Gcus,1e-5, 'zoh' ) %Tren mien z
Gciz =
0.1405 z - 0.1194 - z^2 - 1.095 z + 0.09519
Gcuz =
1.467 z - 1.444 - z^2 - 1.778 z + 0.778
Trang 10MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 1: Ta sắp xếp bộ điều khiển trên miền s thành 1 nhóm như hình dưới
Hình 3 Bộ điều khiển trên miền liên tục
Trang 11MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 2: Tạo 1 file Simulink mới và có cấu trúc trên miền z tương tự trên
miền s với hàm truyền được tính toán ở phần trên
Hình 4 Bộ điều khiển trên miền gián đoạn
Trang 12MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 3: Tiến hành cấu hình cho file Simulink mới vừa tạo.
Trang 13MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 3: Tiến hành cấu hình cho file Simulink mới vừa tạo.
Trang 14MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 3: Tiến hành cấu hình cho file Simulink mới vừa tạo.
Trang 15MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 3: Tiến hành cấu hình cho file Simulink mới vừa tạo.
Trang 16MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 3: Tiến hành cấu hình cho file Simulink mới vừa tạo.
Sau đó tiến hành lưu
lại với tên
Controller1 tại vị trí
cùng thư mục với thư mục chứa mô phỏng đối tượng
Trang 17MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 4: Tiến hành kết nối mô hình PIL với bộ biến đổi.
Tại nơi chưa đối tượng (file PIL_Controller), ta gọi khối Model
Trang 18MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 4: Tiến hành kết nối mô hình PIL với bộ biến đổi.
Sau đó cài đặt cho khối Model ta được mô hình PIL của bộ điều khiển
Trang 19MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 4: Tiến hành kết nối mô hình PIL với bộ biến đổi.
Trang 20MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 5: Tiến hành kết nối phần cứng. Cổng USB của PC
5 2 4 7
Trang 21MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Bấm Run, hộp thoại PC COM Port selection xuất hiện Ở đây ta chọn cổng COM là cổng COM
Trang 22MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Sau đó là đến phần chọn UART
của Vi điều khiển
Ấn Continue để tiếp tục.
Trang 23MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Sau đó là đến phần chọn phần
mềm lập trình
Ấn Continue để tiếp tục.
Trang 24MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Cửa sổ PIL start chờ nạp code
vào STM32 xuất hiện, đồng thời
cửa sổ CubeMX cũng xuất hiện
Ta chuyển sang cửa sổ CubeMX
bỏ qua của sổ PIL start.
Trang 25MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Sau khi thực hiện các bước trên,
Matlab sẽ tự động cấu hình các
ngoại vi cần sử dụng cho vi điều
khiển thông qua phần mềm
STM32 CubeMX thông qua cửa
sổ dưới đây
Chọn GENERATE CODE →
Open project.
Trang 26MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Khi đó chương trình của Bộ điều
khiển sẽ được tự động sinh ra
Sau khi đã tạo xong Code, ta mở
chương trình biên dịch Code
KeilC V5 để biên dịch và nạp
Code cho vi điều khiển
STM32F103C8T6
Trang 27MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Thực hiện mô phỏng PIL cho đối tượng:
❑ Bước 6: Bắt đầu mô phỏng.
Sau khi việc nạp Code cho vi
điều khiển được hoàn tất, ta
quay lại Matlab và nhấn
Continue ở cửa sổ PIL start.
Đến đây PIL bắt đầu chạy
Trang 28MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
❖ Khi các yếu tố trong mạch không thay đổi
Trang 29MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
❖ Khi các yếu tố trong mạch không thay đổi
Trang 30MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
❖ Khi các yếu tố trong mạch không thay đổi
Trang 31MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
❖ Khi các yếu tố trong mạch đồng thời thay đổi
Trang 32MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
❖ Khi các yếu tố trong mạch đồng thời thay đổi
Trang 33MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
❖ Khi các yếu tố trong mạch đồng thời thay đổi
Trang 34MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
Kết thúc mô phỏng hộp thoại Profiling xuất hiện cho ta biết được diễn biến quá
trình mô phỏng
Trang 35MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM
2
➢Kết quả thu được:
Sau đó hộp thoại Code Execution Profiling Report xuất hiện cho ta biết được
đồ thị, code C được tạo
Trang 36KẾT LUẬN
3
➢ Việc sử dụng PIL trong việc mô phỏng ĐTCS có đóng góp rất lớn trong việc
kiểm tra tính phù hợp của BĐK khi chạy trên môi trường VĐK
➢ Với việc cho ra kết quả giống với BĐK chạy trên Matlab-Simulink thì ta có thể
tự tin khẳng định rằng, khi áp dụng BĐK này vào thực tế thì kết quả cũng sẽ cho
ra giống như ta mong đợi
